Co je kritický bod v chemii?

Kritický bod je termín používaný v termodynamice k popisu podmínek tlaku a teploty, za nimiž přestávají existovat rozdíly mezi fázemi, zejména mezi plynem a kapalinou. Kromě tohoto bodu není látka ani zcela kapalná, ani zcela plynná; vykazuje vlastnosti jak kapalné fáze, tak plynné fáze a je označována jako superkritická tekutina. Existuje také něco jako kritický bod kapalina-kapalina. Takový bod označuje podmínky teploty, tlaku a složení, za které se směs rozdělí na dvě nebo více různých kapalných fází.

Kritický bod konkrétní látky se často prohlíží na fázovém diagramu, grafu, který ukazuje chování látky při různých teplotních a tlakových podmínkách. Takový graf ukazuje například křivku představující rovnováhu mezi kapalnou a plynnou fází. Na jedné straně potrubí, při vyšší teplotě a nižším tlaku, je látka v plynné fázi. Na druhé straně potrubí, při nižší teplotě a vyšším tlaku, je látka v kapalné fázi. Při dostatečně vysoké teplotě a tlaku končí tato linie v jednom bodě, za nímž zmizí rozlišení fází kapalina-plyn - kritický bod.

Supercritické tekutiny, které existují za kritickým bodem látky, mají mnoho různých vlastností, které připomínají vlastnosti kapalin i plynů. Stejně jako kapaliny mohou superkritické tekutiny sloužit jako rozpouštědla; mohou rozpustit jiné látky. Stejně jako plyny však nemají povrchové napětí.

Superkritické tekutiny, které existují za kritickým bodem, jsou svou povahou relativně vzácné, ale existují. Hluboké mořské sopky například existují hluboko v oceánu a uvolňují extrémně horké látky do extrémně vysokotlakých podmínek na dně oceánu. To ohřívá vodu kolem sopky, tlačí ji za kritický bod a proměňuje ji v superkritickou tekutinu. Některé planety, zejména plynové obry, obsahují látky ve velmi vysokých teplotních a tlakových podmínkách na jejich jádrech. Podmínky vysoké teploty a tlaku jsou daleko za kritickým bodem pro dané látky, takže existují jako superkritické tekutiny.

Existuje mnoho různých aplikací superkritických tekutin ve vědě, průmyslu a dalších oborech. Jejich rozpustnost je činí pro chemiky užitečnými pro rozpuštění určitých látek. Mohou být také použity při výrobě bionafty. Například superkritický methanol je podroben řadě reakcí, které vedou k množství použitelného paliva.